什么是遗传连锁图谱以及如何构建它？

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简介

遗传连锁图谱是基因组中遗传标记的图形表示，用于研究基因之间的连锁和关联。这些图谱已被用于研究各种物种（从植物到动物到人类）性状的遗传模式。遗传连锁图谱的构建是遗传研究中的一个关键步骤，因为它提供了有关各种性状遗传基础的重要信息。

本文讨论了遗传连锁图谱的概念以及如何构建它们。

什么是遗传连锁？

遗传连锁是指基因由于物理上位于同一染色体上的彼此靠近而倾向于一起遗传的现象。换句话说，染色体上彼此靠近的基因比彼此距离较远的基因更有可能作为一个单元一起遗传。

遗传连锁是遗传学中的一个基本概念，用于理解性状是如何遗传的。它最早由英国遗传学家威廉·贝特森在 20 世纪初发现，他注意到豌豆中某些性状往往比平时更频繁地一起遗传。

基因之间的连锁可以通过重组频率来衡量，重组频率是指同一染色体上的两个基因在减数分裂过程中通过交换分离的频率。染色体上两个基因越靠近，它们之间发生重组的概率就越低，它们之间的连锁程度就越高。

什么是遗传连锁图谱？

遗传连锁图谱是染色体上基因相对位置的图形表示。它显示了基因之间的距离，以重组频率或厘摩（cm）为单位测量。连锁图谱上两个基因越靠近，它们一起遗传的可能性就越大。

可以为任何经过遗传研究的物种构建遗传连锁图谱。它们在植物和动物育种以及人类遗传学研究中特别有用。

遗传连锁图谱的构建

构建遗传连锁图谱涉及几个步骤，包括识别遗传标记、对个体进行基因分型以及对数据进行统计分析。

步骤 1：识别遗传标记

构建遗传连锁图谱的第一步是识别可用于跟踪基因遗传的遗传标记。遗传标记是 DNA 序列，它们在个体之间存在差异，并且与特定性状或特征相关联。

有几种类型的遗传标记可用于构建遗传连锁图谱，包括 -

限制性片段长度多态性 (RFLP)

RFLP 是由特定酶切割的 DNA 片段，其长度在个体之间存在差异。它们通过凝胶电泳检测。

简单重复序列 (SSR)

SSR 是短的 DNA 序列，重复多次，其长度在个体之间存在差异。它们通过 PCR 扩增检测。

单核苷酸多态性 (SNP)

SNP 是 DNA 中的单个碱基变化，通过 PCR 扩增和测序检测。

扩增片段长度多态性 (AFLP)

AFLP 是通过 PCR 使用与特定序列退火的引物扩增的 DNA 片段。它们通过凝胶电泳检测。

一旦识别出遗传标记，就可以对个体进行基因分型以确定它们的遗传模式。

步骤 2：对个体进行基因分型

构建遗传连锁图谱的下一步是对个体进行基因分型以确定它们的基因构成。这通常通过使用与特定遗传标记退火的引物进行 DNA 样本的 PCR 扩增来完成。然后通过凝胶电泳或测序分析所得的 PCR 产物，以确定每个个体在每个标记处的基因型。

可以对大量个体进行基因分型以提高分析的统计功效。然后使用基因分型数据来确定遗传标记之间的连锁关系。

步骤 3：统计分析

构建遗传连锁图谱的最后一步是对基因分型数据进行统计分析。这包括计算遗传标记之间的重组频率，并利用这些信息构建遗传连锁图谱。

可以通过比较个体的基因型来计算遗传标记之间的重组频率。如果两个遗传标记紧密连锁，则它们很可能比平时更频繁地一起遗传。相反，如果两个遗传标记相距较远，则它们更有可能在减数分裂过程中通过重组分离。

可以使用各种软件包（包括 Join Map、Mapmaker 和 QTL Cartographer）对基因分型数据进行统计分析。这些程序使用各种统计算法来计算遗传标记之间的重组频率并构建遗传连锁图谱。

遗传连锁图谱的局限性

尽管遗传连锁图谱是研究性状遗传基础的有用工具，但它们确实有一些局限性。主要局限性之一是它们仅显示染色体上基因的相对位置，而不提供有关基因物理位置的信息。

此外，遗传连锁图谱基于重组沿染色体长度随机发生的假设。但是，此假设可能并不总是成立，因为染色体存在更容易发生重组的区域。

结论

总之，遗传连锁图谱是研究各种物种性状遗传的重要工具。它们提供了有关染色体上基因相对位置的有价值信息，可用于识别与特定性状相关的基因。

构建遗传连锁图谱涉及识别遗传标记、对个体进行基因分型以及对数据进行统计分析。尽管遗传连锁图谱有一些局限性，但它们仍然广泛用于遗传研究，并且对我们理解各种性状的遗传基础做出了重大贡献。

未来方向

测序技术的进步导致了高通量基因分型方法的发展，这些方法允许以经济高效的方式对大量个体和标记进行基因分型。这导致了高密度遗传连锁图谱的发展，这些图谱提供了对性状遗传结构的更详细的视图。

此外，将遗传连锁图谱与其他类型的基因组数据（如基因表达数据和表观遗传数据）整合，可以更全面地了解性状的遗传基础。这种被称为整合基因组学的方法已应用于包括人类在内的各种物种，并导致了与复杂性状相关的新的基因和途径的识别。